AT527817A4 - Vorrichtung und verfahren zur konditionierung und erfassung einer eigenschaft eines fluids - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur konditionierung und erfassung einer eigenschaft eines fluids

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AT527817A4
AT527817A4 ATA50110/2024A AT501102024A AT527817A4 AT 527817 A4 AT527817 A4 AT 527817A4 AT 501102024 A AT501102024 A AT 501102024A AT 527817 A4 AT527817 A4 AT 527817A4
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Konditionierung eines Fluids umfassend ein Gehäuse (2) und ein erstes Element (4), wobei das Fluid zur Abscheidung von Schwerstoffen aus dem Fluid durch einen ersten Bereich (15) führbar ist und wobei zur Abscheidung der Schwerstoffe aus dem ersten Bereich (15) eine Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) mit einem Gehäuseauslass (6) trennbar verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Messvorrichtung (20) zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids, ein Verfahren zur Konditionierung des Fluids, sowie ein Verfahren zur Erfassung der Eigenschaft des Fluids. Die Erfindung erlaubt die reproduzierbare Erfassung der Eigenschaft des Fluids, unbeschadet von mit dem Fluid mitgeführten Schwerstoffen.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR KONDITIONIERUNG UND ERFASSUNG EINER EIGENSCHAFT EINES FLUIDS
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, sowie eine Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Konditionierung des Fluids bzw. ein Verfahren zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids.
In verschiedenen technischen Prozessen wird Wasser aus einer Suspension abgetrennt. Beispiele dafür sind die Zentrifugalentwässerung, beispielsweise in einer Zentrifuge oder in einem Dekanter, die Pressfilterentwässerung, beispielsweise in einer Filterpresse, oder die Filtration, beispielsweise in einem Siebfilter. Das aus der Suspension, insbesondere einem Schlamm, abgetrennte Wasser wird als Schlammwasser, spezifisch aber auch als Zentrat, Filtrat, Trüb- oder Pressenwasser bezeichnet. Zur Verbesserung der Entwässerbarkeit der Suspension werden oftmals Zusatzstoffe, z.B. Polymere, Flockungsmittel, etc., zugegeben. Generell ist es ein Ziel, eine optimale Entwässerung bei minimalem Einsatz von Energie oder Zusatzstoffen zu erzielen, was ökonomische und ökologische Vorteile bietet. Eine Möglichkeit, die Qualität der Entwässerung zu beurteilen, besteht darin, das in der Entwässerung anfallende Schlammwasser zu beurteilen, bzw. Eigenschaften des
Schlammwassers zur Regelung der Entwässerung heranzuziehen.
Die kontinuierliche und verlässliche Beurteilung des Schlammwassers ist allerdings herausfordernd. Zum einen ist das Schlammwasser nicht notwendigerweise frei von Schwerstoffen. Schwerstoffe verstehen sich dabei als feste Phase in dem Schlammwasser, wobei diese Schwerstoffe selbst zur Agglomeration neigen und nach erfolgter Entwässerung sich wieder agglomerierte feste Phasen im Schlammwasser ausbilden können. Diese Schwerstoffe können in Messvorrichtungen zu Verschmutzungen bis hin zur Zerstörung der Messvorrichtung, insbesondere aber zu Problemen bei der Bestimmung der Eigenschaften des
Schlammwassers, führen.
Ebenso problematisch ist die Neigung des Schlammwassers zur Schaumbildung. Die Ausbildung von Schaum auf dem Schlammwasser behindert eine verlässliche und
reproduzierbare Messung des eigentlich zu beurteilenden Schlammwassers.
Schlammwassers zu erzielen.
Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, welche eine Lösung für die oben genannten Probleme bietet, und insbesondere eine reproduzierbare Erfassung einer Eigenschaft des Fluids ermöglicht, unbeschadet von mit dem Fluid mitgeführten Schwerstoffen. Dabei soll die Erfindung eine verlässliche, kontinuierliche Erfassung
erlauben und unempfindlich hinsichtlich des Vorhandenseins von Schwerstoffen sein.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, ein Gehäuse mit einem Gehäuseboden und ein erstes Element umfasst, wobel:
- das Gehäuse einen Gehäuseeinlass und zumindest einen im Gehäuseboden angeordneten Gehäuseauslass umfasst;
- das erste Element innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und eine Einlassöffnung im Boden des ersten Elements, ein Reservoir, eine innere Wandung, und eine Auslassöffnung umfasst, das Reservoir zwischen der Einlassöffnung, einer Überlauffläche und der inneren als erster Überlauf ausgebildeten Wandung ausgebildet ist, die Auslassöffnung außerhalb des Reservoirs im Boden des ersten Elements angeordnet ist, und wobei die Auslassöffnung mit dem Gehäuseauslass trennbar verbunden ist;
- zur Abscheidung von Schwerstoffen das der Vorrichtung über den Gehäuseeinlass zuführbare Fluid durch einen zwischen dem Gehäuseboden und dem Boden des ersten Elements gebildeten ersten Bereich dem Reservoir über die Einlassöffnung zuführbar ist;
- zur Ausbildung der Überlauffläche das Fluid als freie Oberfläche über den ersten Überlauf des Reservoirs führbar ist:
- das Fluid nach dem ersten Überlauf der Auslassöffnung des ersten Elements und dem Gehäuseauslass zuführbar ist;
wobei zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung des ersten Elements und des Gehäuseauslasses das erste Element von dem Gehäuseboden wegbewegbar ist, womit das im ersten Bereich befindliche Fluid samt abgeschiedenen Schwerstoffen direkt aus dem ersten Bereich dem Gehäuseauslass zuführbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt somit die Abscheidung der Schwerstoffe 2
Mittel, beispielsweise einer Kamera.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst das erste Element eine äußere Wandung, welche als zweiter Überlauf in das oben offen ausgestaltete erste Element ausgebildet ist, wobei das der Vorrichtung über den Gehäuseeinlass zuführbare Fluid zudem durch einen zwischen dem Gehäuse und der äußeren Wandung gebildeten Bereich über den zweiten Überlauf dem ersten Element und weiter der Auslassöffnung des ersten Elements zuführbar ist. Dies erlaubt vorteilhafterweise die Abtrennung von mit dem Fluid in die Vorrichtung eingebrachtem Schaum. Dabei wird das Fluid über den Gehäuseeinlass der Vorrichtung zugeführt, wobei das Fluid und die Schwerstoffe dem ersten Bereich
zwischen dem Gehäuseboden und dem Boden des ersten Elements zuströmen. Der
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Vorrichtung sehr kompakt ausführbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist ein zweites Element mit einer mit dem Gehäuse verbundenen Wandung umfasst, welche Wandung auch teilweise innerhalb des ersten Elements angeordnet ist, wobei die Wandung des zweiten Elements außerhalb des Reservoirs angeordnet ist und sich bevorzugt bis unter die Überlauffläche bzw. bevorzugt bis unter den ersten Überlauf des Reservoirs erstreckt und wobei das über den zweiten Überlauf dem ersten Element zugeführte Fluid durch einen zwischen der äußeren Wandung und der Wandung des zweiten Elements gebildeten Bereich führbar und weiter dem Gehäuseauslass zuführbar ist. Die Ausbildung des zweiten Elements erlaubt eine vorteilhafte Führung des Schaums in der Vorrichtung. Dabei ist das zweite Element über die Wandung mit dem Gehäuse, beispielsweise mit einem vom Gehäuse umfassten Deckel, verbunden und entsprechend der weiteren teilweisen Anordnung des zweiten Elements im ersten Element ist eine Relativbewegung des ersten Elements zum zweiten Element möglich, insbesondere beim Wegbewegen des ersten Elements vom Gehäuseboden. Der Schaum wird vorteilhaft über den zweiten Überlauf dem ersten Element zugeführt, durch den zwischen der äußeren Wandung und der Wandung des zweiten Elements gebildeten Bereich weitergeführt und schließlich dem Gehäuseauslass zugeführt. Besonders vorteilhaft erstreckt sich die Wandung des zweiten Elements bis unter die Überlauffläche bzw. bis unter den ersten Überlauf des Reservoirs, wodurch sichergestellt ist, dass der Schaum bis unter die Überlauffläche getrennt durch die Wandung des zweiten Elements geführt ist. Schaum kann daher
nicht im Bereich der Überlauffläche bzw. der freien Oberfläche vorliegen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die von dem Fluid durchströmbare Fläche der Überlauffläche größer als die von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses und insbesondere größer als die doppelte von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses. Dies führt zu einer beruhigten, gleichmäßigen Strömung des Fluids durch das Reservoir, welche
eine vorteilhafte Erfassung der Eigenschaften des Fluids, insbesondere durch 4
vorteilhaft sind.
In einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, insbesondere als Zylinder, ausgebildet. Bevorzugt ist auch das erste Element rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, insbesondere als Zylinder, ausgebildet. Durch die rotationssymmetrische Ausbildung des Gehäuses bzw. des ersten Elements, insbesondere als Zylinder, lassen sich Verschmutzungen durch bzw. Ablagerungen aus dem Fluid im Gehäuse bzw. im ersten Element vermeiden, da Strömungstoträume effektiv vermieden werden. So ist eine gute
Reinigbarkeit des Gehäuses bzw. des ersten Elements gegeben.
In einer weiteren günstigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist der Gehäuseeinlass über dem Boden des ersten Elements angeordnet. Somit ist der Boden des ersten Elements zwischen dem Gehäuseboden und dem Gehäuseeinlass angeordnet. Erfindungsgemäß ist zur Abscheidung der Schwerstoffe aus dem Fluid das Fluid durch den zwischen dem Gehäuseboden und dem Boden des ersten Elements gebildeten ersten Bereich geführt. Durch die Anordnung des Gehäuseeinlasses über dem Boden des ersten Elements ist eine vorteilhafte Abscheidung der Schwerstoffe aus dem Fluid gegeben, insbesondere ist eine vorteilhafte Abscheidung des Schaums vom Fluid gegeben, welcher gezielt durch den zwischen dem Gehäuse und der äußeren Wandung gebildeten Bereich über den zweiten Überlauf dem ersten
Element zuführbar ist.
In einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einlassöffnung des ersten Elements mittig im Boden des ersten Elements, insbesondere in Bezug auf eine Symmetrieachse des ersten Elements, angeordnet. Dies erlaubt eine vorteilhafte Beruhigung und Vergleichmäßigung der Strömung des Fluids durch das Reservoir, und somit eine vorteilhafte Möglichkeit zur Erfassung der Eigenschaften des Fluids,
insbesondere durch Verwendung einer Kamera zur Erfassung der Überlauffläche.
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im Falle einer symmetrischen Anordnung ist.
Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung umfassend ein Bewegungsmittel zum Bewegen des ersten Elements relativ zu dem Gehäuseboden zur Trennung bzw. Wiederherstellung der Verbindung der Auslassöffnung des ersten Elements und des Gehäuseauslasses. Das Bewegungsmittel ist beispielsweise als Aktuator,
insbesondere als Hebezylinder, ausgestaltet.
Die Erfindung betrifft auch eine Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids, umfassend die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung des Fluids, eine Kamera und eine Auswerteeinheit, wobei die Kamera zur Abbildung der durch das Fluid in der Überlauffläche gebildeten freien Oberfläche und die Auswerteeinheit zur Auswertung der Abbildung nach der Eigenschaft des Fluids ausgebildet ist. Durch die vorteilhafte Abscheidung der Schwerstoffe aus dem Fluid im ersten Bereich, bzw. die optionale Abscheidung des Schaums durch teilweise Führung des Fluids über den zweiten Überlauf, sowie die Ausbildung der Überlauffläche als freie Oberfläche des Fluids wird eine verlässliche, reproduzierbare Messung bzw. Beurteilung des Fluids durch Abbildung der durch das Fluid in der Überlauffläche gebildeten freien Oberfläche möglich. Die Eliminierung der Störfaktoren — Schwerstoffe bzw. Schaum — und die Vergleichmässigung der Strömung im Reservoir, führt zur Ausbildung einer reproduzierbaren freien Oberfläche des Fluids. Abbildungen dieser Überlauffläche können folglich vorteilhaft durch eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Abbildung nach der Eigenschaft des Fluids ausgewertet werden. Bevorzugt umfasst eine solche Auswerteeinheit Mittel zur Bilderkennung, besonders bevorzugt Mittel zur Bildklassifizierung. Besonders effektiv kann eine Bildklassifizierung über trainierbare Modelle, beispielsweise neuronale Netzwerke erfolgen, wobei das trainierbare Modell auf Basis von Trainingsdaten die mit der Kamera erstellten Abbildung auswertet. Exemplarisch ist die Möglichkeit zur Auswertung von mit einer Kamera erstellten Abbildungen in der WO 2022 263020 A1 beschrieben. Vorteilhafterweise umfasst die Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids weiter eine Lichtquelle zur Beleuchtung der in der
Überlauffläche gebildeten freien Oberfläche. Durch gleichmäßige Beleuchtung der 6
Überlauffläche wird die Qualität der mit der Kamera erstellten Abbildungen der freien
Oberfläche weiter verbessert.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Konditionierung eines Fluids, wobei ein Fluid, insbesondere ein Schlammwasser, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung über den Gehäuseeinlass zugeführt wird, das Fluid über den ersten Bereich dem Reservoir über die Einlassöffnung im Boden des ersten Elements zuströmt, das Fluid in der Überlauffläche unter Ausbildung der freien Oberfläche über den ersten Überlauf strömt und weiter über die Auslassöffnung des ersten Elements und durch den Gehäuseauslass aus der Vorrichtung strömt. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Abscheidung von Schwerstoffen aus dem Fluid, und die Ausbildung der Überlauffläche als freie Oberfläche, wobei die Fluidströmung vergleichmäßigt bzw. beruhigt wird. Die frei von Schwerstoffen ausgebildete freie Oberfläche des Fluids eignet sich bestens zur weiteren Verwendung, beispielsweise zur Beurteilung der
Eigenschaften des Fluids durch Auswertung von Abbildungen der freien Oberfläche.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung des ersten Elements und des Gehäuseauslasses das erste Element von dem Gehäuseboden wegbewegt, um das in dem ersten Bereich befindliche Fluid samt den abgeschiedenen Schwerstoffen direkt über den Gehäuseauslass aus der Vorrichtung zu führen. Dies erlaubt die im ersten Bereich abgeschiedenen Schwerstoffen direkt dem Gehäuseauslass zuzuführen — und somit eine kontinuierliche Konditionierung des Fluids bzw. einen durchgängigen Betrieb der
Vorrichtung.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Erfassung der Eigenschaft eines Fluids, wobei das Fluid einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung über den Gehäuseeinlass zugeführt und entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Konditionierung des Fluids konditioniert wird, wobei die Kamera Abbildungen der durch das Fluid in der Überlauffläche gebildeten freien Oberfläche erstellt und die Auswerteeinheit die Abbildungen nach der Eigenschaft des Fluids auswertet. Dies ermöglicht die reproduzierbare Erfassung der Eigenschaft des Fluids, unbeschadet von mit dem Fluid mitgeführten Schwerstoffen, sowie eine verlässliche, kontinuierliche Erfassung der Eigenschaften, welche Erfassung unempfindlich
hinsichtlich des Vorhandenseins von Schwerstoffen ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung
eines Fluids im Querschnitt.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids im
Querschnitt, wobei die Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids im
Querschnitt, wobei die Vorrichtung in einem weiteren Betriebszustand dargestellt ist.
Fig. 1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, im Querschnitt. Die
Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseboden 3 und ein erstes Element 4. Das Gehäuse 2 umfasst einen Gehäuseeinlass 5 und zumindest einen im Gehäuseboden 3 angeordneten Gehäuseauslass 6. In Fig. 1 sind beispielsweise zwei Gehäuseauslässe 6 dargestellt. Das erste Element 4 ist zur Anordnung innerhalb des Gehäuses 2 ausgebildet und umfasst eine Einlassöffnung 7 im
Boden 8 des ersten Elements 4, ein Reservoir 9, eine innere Wandung 10, und eine Auslassöffnung 11. Dabei ist das Reservoir 9 zwischen der Einlassöffnung 7, einer Überlauffläche 12 und der inneren, als erster Überlauf 14 ausgebildeten Wandung 10 ausgebildet. Die Auslassöffnung 11 ist außerhalb des Reservoirs 9 im Boden 8 des ersten Elements angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Auslassöffnung 11 mit dem Gehäuseauslass 6 verbindbar. Das erste Element 4 umfasst weiter eine äußere Wandung 16. Es ist auch das optionale zweite Element 18 dargestellt, welches eine mit dem Gehäuse 2 verbundene Wandung 19 aufweist.
Das Gehäuse 2 und das erste Element 4 sind rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, insbesondere als Zylinder, ausgebildet, wobei die Einlassöffnung 7 des ersten Elements 4 mittig im Boden 8 des ersten Elements 4, insbesondere in Bezug auf die Symmetrieachse des ersten Elements 4, angeordnet ist.
Fig. 1 zeigt ebenso die erfindungsgemäße Messvorrichtung 20 zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, eine
Kamera 21 und eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt) umfasst, wobei die
Kamera 21 zur Abbildung der durch das Fluid in der Überlauffläche 12 gebildeten freien Oberfläche und die Auswerteeinheit zur Auswertung der Abbildung nach der
Eigenschaft des Fluids ausgebildet ist. Vorteilhafterweise umfasst die
Messvorrichtung 20 weiter eine Lichtquelle 22 zur Beleuchtung der in der
Überlauffläche 12 gebildeten freien Oberfläche.
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 im Querschnitt, wobei die Vorrichtung 1 in einem ersten Betriebszustand dargestellt ist. Dabei weist die Vorrichtung 1 sämtliche bereits zur Fig. 1 beschriebenen Merkmale auf, welche hier nicht gesondert wiederholt werden. In Fig. 2 sind zwei Gehäuseauslässe 6 dargestellt. Das erste Element 4 ist innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Erfindungsgemäß ist die Auslassöffnung 11 mit dem Gehäuseauslass 6 trennbar verbunden. Fluid wird der Vorrichtung 1 über den Gehäuseeinlass 5 zugeführt, was durch einen im Bereich des Gehäuseeinlasses 5 angeordneten Pfeil verdeutlicht ist. Dabei ist der Gehäuseeinlass 5 am Umfang des Gehäuses 2 zur tangentialen Einbringung des Fluids ausgebildet. Zur Abscheidung von Schwerstoffen aus dem Fluid wird das der Vorrichtung 1 zugeführte Fluid durch einen zwischen dem Gehäuseboden 3 und dem Boden 8 des ersten Elements gebildeten ersten Bereich 15 geführt, wobei das Fluid frei von den abgeschiedenen Schwerstoffen weiter dem Reservoir 9 über die Einlassöffnung 7 zugeführt wird. Dabei wird das Fluid zur Ausbildung der Überlauffläche 12 als freie Oberfläche über den ersten Überlauf 14 des Reservoirs 9 geführt, und nach dem ersten Überlauf 14 wird das Fluid der Auslassöffnung 11 des ersten Elements 4 und dem Gehäuseauslass 6 zugeführt. Zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung 11 des ersten Elements 4 und des Gehäuseauslasses 6 ist das erste Element 4 von dem Gehäuseboden 3 wegbewegbar ausgestaltet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Element 4 oben offen ausgestaltet und umfasst eine äußere Wandung 16, welche als zweiter Überlauf 17 in das oben offen ausgestaltete erste Element 4 ausgebildet ist. Dies erlaubt, dass das der Vorrichtung 1 zugeführte Fluid teilweise durch einen zwischen dem Gehäuse 2 und der äußeren Wandung 16 gebildeten Bereich geführt wird, und über den zweiten Überlauf 17 dem ersten Element 4 und weiter der Auslassöffnung 11 des ersten Elements 4 zugeführt wird. Insbesondere der eine geringere Dichte aufweisende Schaum kann so durch den zwischen dem Gehäuse und der äußeren Wandung gebildeten Bereich über den zweiten Überlauf dem ersten Element zuströmen und weiter der Auslassöffnung des ersten Elements zugeführt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung das zweite
Element 18, wobei das Gehäuse 2 mit der Wandung 19 verbunden ist. Die
9
Gehäuseauslass 6 zugeführt.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 im Querschnitt, wobei die Vorrichtung 1 in einem weiteren Betriebszustand dargestellt ist. Dabei weist die Vorrichtung 1 sämtliche bereits zur Fig. 1 beschriebenen Merkmale auf, welche hier nicht gesondert wiederholt werden. Das erste Elements 4 wurde von dem Gehäuseboden 3 wegbewegt, insbesondere durch ein Bewegungsmittel (nicht dargestellt) zum Bewegen des ersten Elements 4 relativ zu dem Gehäuseboden 3. Durch die so erfolgte Trennung der Verbindung der Auslassöffnung und des Gehäuseauslasses 6 kann das im ersten Bereich 15 befindliche Fluid samt abgeschiedenen Schwerstoffen direkt aus dem ersten Bereich 15 dem Gehäuseauslass 6 zulaufen. Nach Ausscheiden der im ersten Bereich 15 befindlichen Schwerstoffe über den Gehäuseauslass wird die Verbindung der Auslassöffnung 11 des ersten Elements 4 und des Gehäuseauslasses 6 durch das Bewegungsmittel (nicht dargestellt) wiederhergestellt, womit die Vorrichtung 1 wieder
entsprechend dem ersten Betriebszustand betrieben werden kann.
Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile. Die Erfinder haben erkannt, dass zur reproduzierbaren Erfassung einer Eigenschaft eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, die Konditionierung des Fluids wesentlich ist. So erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die kontinuierliche Abscheidung der mit dem Fluid mitgeführten Schwerstoffe, und zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Betriebs den geregelten Austrag der Schwerstoffe aus der Vorrichtung. Weiter erlaubt die Vorrichtung die Ausbildung reproduzierbarer hydraulischer Verhältnisse, wobei die Ausbildung der freien Oberfläche die vorteilhafte Erfassung der Eigenschaft des Fluids, z.B. mit einem optischen Mittel, beispielsweise einer Kamera, erlaubt. In weiterer Folge kann so die Qualität eines Entwässerungsprozesses verlässlich beurteilt und die Entwässerung über die erfassten Eigenschaften des Fluids geregelt
werden.
10
Bezugszeichen
1 Vorrichtung zur Konditionierung eines Fluids 2 Gehäuse
3 Gehäuseboden
4 erste Element
5 Gehäuseeinlass
6 Gehäuseauslass
7 Einlassöffnung
8 Boden des ersten Elements
9 Reservoir
10 innere Wandung
11 Auslassöffnung
12 Überlauffläche
13 -
14 erster Überlauf
15 erster Bereich
16 äußere Wandung
17 zweiter Überlauf
18 zweites Element
19 Wandung des zweiten Elements 20 Messvorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids 21 Kamera
22 Lichtquelle
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Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (3) und ein erstes Element (4), wobei - das Gehäuse (2) einen Gehäuseeinlass (5) und zumindest einen im Gehäuseboden (3) angeordneten Gehäuseauslass (6) umfasst;
- das erste Element (4) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und eine Einlassöffnung (7) im Boden (8) des ersten Elements, ein Reservoir (9), eine innere Wandung (10), und eine Auslassöffnung (11) umfasst, das Reservoir (9) zwischen der Einlassöffnung (7), einer Überlauffläche (12) und der inneren als erster Überlauf (14) ausgebildeten Wandung (10) ausgebildet ist, die Auslassöffnung (11) außerhalb des Reservoirs (9) im Boden (8) des ersten Elements angeordnet ist, und wobei die Auslassöffnung (11) mit dem Gehäuseauslass (6) trennbar verbunden ist; - zur Abscheidung von Schwerstoffen das der Vorrichtung (1) über den Gehäuseeinlass (5) zuführbare Fluid durch einen zwischen dem Gehäuseboden (3) und dem Boden (8) des ersten Elements gebildeten ersten Bereich (15) dem Reservoir (9) über die Einlassöffnung (7) zuführbar ist;
- zur Ausbildung der Überlauffläche (12) als freie Oberfläche das Fluid über den ersten Überlauf (14) des Reservoirs (9) führbar ist;
- das Fluid nach dem ersten Überlauf (14) der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist;
wobei zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des ersten
Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6) das erste Element (4) von dem Gehäuseboden (3) wegbewegbar ist, womit das im ersten Bereich (15) befindliche Fluid samt abgeschiedenen Schwerstoffen direkt aus dem ersten Bereich (15) dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das erste Element (4) eine äußere Wandung (16) umfasst, welche als zweiter Überlauf (17) in das oben offen ausgestaltete erste Element (4) ausgebildet ist, wobei das der Vorrichtung (1) über den Gehäuseeinlass (5) zuführbare Fluid zudem durch einen zwischen dem Gehäuse (2) und der äußeren Wandung (16) gebildeten Bereich über den zweiten Überlauf (17) dem ersten Element (4) und weiter der Auslassöffnung (11) des
ersten Elements (4) zuführbar ist. 12
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, umfassend ein zweites Element (18) mit einer mit dem Gehäuse (2) verbundenen Wandung (19), welche Wandung (19) auch teilweise innerhalb des ersten Elements (4) angeordnet ist, wobei die Wandung (19) des zweiten Elements (18) außerhalb des Reservoirs (9) angeordnet ist und sich bevorzugt bis unter die Überlauffläche (12) bzw. bevorzugt bis unter den ersten Überlauf (14) des Reservoirs (9) erstreckt und wobei das über den zweiten Überlauf (17) dem ersten Element (4) zugeführte Fluid durch einen zwischen der äußeren Wandung (16) und der Wandung (19) des zweiten Elements (18) gebildeten Bereich führbar und weiter dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die von dem Fluid durchströmbare Fläche der Überlauffläche (12) größer als die von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses (5) und insbesondere größer als die doppelte von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses (5) ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (2) und bevorzugt das erste Element (4) rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, insbesondere als Zylinder, ausgebildet ist bzw. sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gehäuseeinlass (5) am Umfang des Gehäuses (2) ausgebildet ist und insbesondere zur tangentialen Einbringung des Fluids ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gehäuseeinlass (5) über dem Boden (8) des ersten Elements (4) angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einlassöffnung (7) des ersten Elements (4) mittig im Boden (8) des ersten Elements (4), insbesondere in Bezug auf eine Symmetrieachse des ersten Elements (4), angeordnet ist.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse (2) zumindest zwei und bevorzugt sechs Gehäuseauslässe (6) umfasst.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend ein Bewegungsmitte|l zum Bewegen des ersten Elements (4) relativ zu dem Gehäuseboden (3) zur Trennung bzw. Wiederherstellung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6).
11.Messvorrichtung (20) zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids, umfassend die Vorrichtung (1) zur Konditionierung des Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
eine Kamera (21) und eine Auswerteeinheit, wobei die Kamera (21) zur Abbildung
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der durch das Fluid in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche und die Auswerteeinheit zur Auswertung der Abbildung nach der Eigenschaft des Fluids ausgebildet ist.
12. Messvorrichtung (20) nach Anspruch 11, umfassend eine Lichtquelle (22) zur Beleuchtung der in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche.
13. Verfahren zur Konditionierung eines Fluids, wobei ein Fluid, insbesondere ein Schlammwasser, einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 über den Gehäuseeinlass (5) zugeführt wird, das Fluid über den ersten Bereich (15) dem Reservoir (9) über die Einlassöffnung (7) im Boden (8) des ersten Elements (4) zuströmt, das Fluid in der Überlauffläche (12) unter Ausbildung der freien Oberfläche über den ersten Überlauf (14) strömt und weiter über die Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und durch den Gehäuseauslass (6) aus der Vorrichtung (1) strömt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6) das erste Element (4) von dem Gehäuseboden (3) wegbewegt wird, um das in dem ersten Bereich (15) befindliche Fluid samt den abgeschiedenen Schwerstoffen direkt über den Gehäuseauslass (6) aus der Vorrichtung (1) zu führen.
15. Verfahren zur Erfassung einer Eigenschaft eines Fluids, wobei das Fluid einer Messvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 12 über den Gehäuseeinlass (5) zugeführt und entsprechend einem Verfahren zur Konditionierung des Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 14 konditioniert wird, wobei die Kamera (21) Abbildungen der durch das Fluid in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche erstellt und die Auswerteeinheit die Abbildungen nach
der Eigenschaft des Fluids auswertet.
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Claims (15)

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Konditionierung eines Fluids, insbesondere eines Schlammwassers, umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Gehäuseboden (3) und ein erstes Element (4), wobei - das Gehäuse (2) einen Gehäuseeinlass (5) und zumindest einen im Gehäuseboden (3) angeordneten Gehäuseauslass (6) umfasst und - das erste Element (4) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (4) eine Einlassöffnung (7) im Boden (8) des ersten Elements, ein Reservoir (9), eine innere Wandung (10), und eine Auslassöffnung (11) umfasst, das Reservoir (9) zwischen der Einlassöffnung (7), einer Überlauffläche (12) und der inneren als erster Überlauf (14) ausgebildeten Wandung (10) ausgebildet ist, die Auslassöffnung (11) außerhalb des Reservoirs (9) im Boden (8) des ersten Elements angeordnet ist, und wobei die Auslassöffnung (11) mit dem Gehäuseauslass (6) trennbar verbunden ist; wobei - zur Abscheidung von Schwerstoffen das der Vorrichtung (1) über den Gehäuseeinlass (5) zuführbare Fluid durch einen zwischen dem Gehäuseboden (3) und dem Boden (8) des ersten Elements gebildeten ersten Bereich (15) dem Reservoir (9) über die Einlassöffnung (7) zuführbar ist;
- zur Ausbildung der Überlauffläche (12) als freie Oberfläche das Fluid über den ersten Überlauf (14) des Reservoirs (9) führbar ist;
- das Fluid nach dem ersten Überlauf (14) der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist;
wobei zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des ersten
Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6) das erste Element (4) von dem Gehäuseboden (3) wegbewegbar ist, womit das im ersten Bereich (15) befindliche Fluid samt abgeschiedenen Schwerstoffen direkt aus dem ersten Bereich (15) dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das erste Element (4) eine äußere Wandung (16) umfasst, welche als zweiter Überlauf (17) in das oben offen ausgestaltete erste Element (4) ausgebildet ist, wobei das der Vorrichtung (1) über den Gehäuseeinlass (5) zuführbare Fluid zudem durch einen zwischen dem
Gehäuse (2) und der äußeren Wandung (16) gebildeten Bereich über den zweiten
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[ ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE |
Überlauf (17) dem ersten Element (4) und weiter der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) zuführbar ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, umfassend ein zweites Element (18) mit einer mit dem Gehäuse (2) verbundenen Wandung (19), welche Wandung (19) auch teilweise innerhalb des ersten Elements (4) angeordnet ist, wobei die Wandung (19) des zweiten Elements (18) außerhalb des Reservoirs (9) angeordnet ist und sich bevorzugt bis unter die Überlauffläche (12) bzw. bevorzugt bis unter den ersten Überlauf (14) des Reservoirs (9) erstreckt und wobei das über den zweiten Überlauf (17) dem ersten Element (4) zugeführte Fluid durch einen zwischen der äußeren Wandung (16) und der Wandung (19) des zweiten Elements (18) gebildeten Bereich führbar und weiter dem Gehäuseauslass (6) zuführbar ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die von dem Fluid durchströmbare Fläche der Überlauffläche (12) größer als die von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses (5) und insbesondere größer als die doppelte von dem Fluid durchströmbare Fläche des Gehäuseeinlasses (5) ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (2) und bevorzugt das erste Element (4) rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse, insbesondere als Zylinder, ausgebildet ist bzw. sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Gehäuseeinlass (5) am Umfang des Gehäuses (2) ausgebildet ist und insbesondere zur tangentialen Einbringung des Fluids ausgebildet ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gehäuseeinlass (5) über dem Boden (8) des ersten Elements (4) angeordnet ist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einlassöffnung (7) des ersten Elements (4) mittig im Boden (8) des ersten Elements (4), insbesondere in Bezug auf eine Symmetrieachse des ersten Elements (4), angeordnet ist.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse (2) zumindest zwei und bevorzugt sechs Gehäuseauslässe (6) umfasst.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend ein Bewegungsmitte|l zum Bewegen des ersten Elements (4) relativ zu dem Gehäuseboden (3) zur Trennung bzw. Wiederherstellung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des
ersten Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6).
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[ ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE |
11.Messvorrichtung (20) zur Erfassung einer Eigenschaft des Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (20) die Vorrichtung (1) zur Konditionierung des Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 10, eine Kamera (21) und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei die Kamera (21) zur Abbildung der durch das Fluid in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche und die Auswerteeinheit zur Auswertung der Abbildung nach der Eigenschaft des Fluids ausgebildet ist.
12. Messvorrichtung (20) nach Anspruch 11, umfassend eine Lichtquelle (22) zur Beleuchtung der in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche.
13. Verfahren zur Konditionierung eines Fluids, wobei ein Fluid, insbesondere ein Schlammwasser, einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 über den Gehäuseeinlass (5) zugeführt wird, das Fluid über den ersten Bereich (15) dem Reservoir (9) über die Einlassöffnung (7) im Boden (8) des ersten Elements (4) zuströmt, das Fluid in der Überlauffläche (12) unter Ausbildung der freien Oberfläche über den ersten Überlauf (14) strömt und weiter über die Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und durch den Gehäuseauslass (6) aus der Vorrichtung (1) strömt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei zur Trennung der Verbindung der Auslassöffnung (11) des ersten Elements (4) und des Gehäuseauslasses (6) das erste Element (4) von dem Gehäuseboden (3) wegbewegt wird, um das in dem ersten Bereich (15) befindliche Fluid samt den abgeschiedenen Schwerstoffen direkt über den Gehäuseauslass (6) aus der Vorrichtung (1) zu führen.
15. Verfahren zur Erfassung einer Eigenschaft eines Fluids, wobei das Fluid einer Messvorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 11 bis 12 über den Gehäuseeinlass (5) zugeführt und entsprechend einem Verfahren zur Konditionierung des Fluids nach einem der Ansprüche 13 bis 14 konditioniert wird, wobei die Kamera (21) Abbildungen der durch das Fluid in der Überlauffläche (12) gebildeten freien Oberfläche erstellt und die Auswerteeinheit die Abbildungen nach
der Eigenschaft des Fluids auswertet.
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